JP2024037537A - Magnetic resonance imaging apparatus, mr image reconstruction apparatus and mr image reconstruction method - Google Patents

Magnetic resonance imaging apparatus, mr image reconstruction apparatus and mr image reconstruction method Download PDF

Info

Publication number
JP2024037537A
JP2024037537A JP2022142455A JP2022142455A JP2024037537A JP 2024037537 A JP2024037537 A JP 2024037537A JP 2022142455 A JP2022142455 A JP 2022142455A JP 2022142455 A JP2022142455 A JP 2022142455A JP 2024037537 A JP2024037537 A JP 2024037537A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
space
space data
image
groups
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022142455A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
英明 朽名
Hideaki Kuchina
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Canon Medical Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Medical Systems Corp filed Critical Canon Medical Systems Corp
Priority to JP2022142455A priority Critical patent/JP2024037537A/en
Priority to US18/461,945 priority patent/US20240077566A1/en
Publication of JP2024037537A publication Critical patent/JP2024037537A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/567Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution gated by physiological signals, i.e. synchronization of acquired MR data with periodical motion of an object of interest, e.g. monitoring or triggering system for cardiac or respiratory gating
    • G01R33/5676Gating or triggering based on an MR signal, e.g. involving one or more navigator echoes for motion monitoring and correction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/56509Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities due to motion, displacement or flow, e.g. gradient moment nulling
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/4818MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/4818MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
    • G01R33/4824MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a non-Cartesian trajectory
    • G01R33/4826MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a non-Cartesian trajectory in three dimensions

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an MR image in which a motion of a subject is highly accurately corrected.
SOLUTION: A magnetic resonance imaging apparatus 1 according to an embodiment includes a sequence control circuit 29 and a processing circuit 51. The sequence control circuit 29 collects time-series k-space data by executing data collection with stack of stars to an imaging portion of a subject. The processing circuit 51 divides the time-series k-space data into a plurality of groups about a time direction, and calculates a motion feature amount expressing a movement degree of the imaging portion on the basis of k-space central part data for each of the plurality of groups. The processing circuit 51 generates post-correction k-space data by correcting k-space data on the basis of the motion feature amount for each of the plurality of groups. The processing circuit 51 reconstructs an MR image about the imaging portion on the basis of the post-correction k-space data about the plurality of groups.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置、MR画像再構成装置及びMR画像再構成方法に関する。 Embodiments disclosed in this specification and the drawings relate to a magnetic resonance imaging apparatus, an MR image reconstruction apparatus, and an MR image reconstruction method.

磁気共鳴イメージングにおける被検体の動きを補正する技術として、ナビゲータエコー法がある。しかし、再構成に使用しないデータの収集を挟むことにより、データの収集効率が低下してしまう。また、他の技術として、収集したk空間データを時間方向に分割し、各々のk空間データに基づく再構成画像に対して3次元レジストレーションを行う方法がある。しかし、この方法は、レジストレーションを行うために十分な画質を得るために、データ収集に多くの時間を費やすことから、比較的遅い動きの補正にしか適用できない。 There is a navigator echo method as a technique for correcting the movement of a subject in magnetic resonance imaging. However, by collecting data that is not used for reconstruction, data collection efficiency decreases. Further, as another technique, there is a method of dividing the collected k-space data in the temporal direction and performing three-dimensional registration on the reconstructed image based on each piece of k-space data. However, this method is only applicable to correction of relatively slow motions because it requires a lot of time to collect data in order to obtain sufficient image quality for registration.

特表2015-532610号公報Special table 2015-532610 publication

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、被検体の動きが高精度に補正されたMR画像を得ることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems to be solved by the embodiments disclosed in this specification and the drawings is to obtain an MR image in which the movement of a subject is corrected with high precision. However, the problems to be solved by the embodiments disclosed in this specification and the drawings are not limited to the above problems. Problems corresponding to the effects of each configuration shown in the embodiments described later can also be positioned as other problems.

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、収集部、算出部、補正部及び再構成部を有する。収集部は、被検体の撮影部位に対してスタック・オブ・スターズによるデータ収集を実行して時系列のk空間データを収集する。算出部は、前記時系列のk空間データを時間方向に関する複数のグループに分割し、前記複数のグループ各々についてk空間中央部のk空間データに基づいて前記撮影部位の移動度合いを表す動き特徴量を算出する。補正部は、前記複数のグループ各々について前記動き特徴量に基づいてk空間データを補正して補正後k空間データを生成する。再構成部は、前記複数のグループに関する前記補正後k空間データに基づいて前記撮影部位に関するMR画像を再構成する。 The magnetic resonance imaging apparatus according to the embodiment includes an acquisition section, a calculation section, a correction section, and a reconstruction section. The collection unit collects time-series k-space data by performing data collection using a stack of stars on the imaged region of the subject. The calculation unit divides the time-series k-space data into a plurality of groups in the temporal direction, and calculates a motion feature amount representing the degree of movement of the imaged region based on the k-space data at the center of the k-space for each of the plurality of groups. Calculate. The correction unit corrects the k-space data for each of the plurality of groups based on the motion feature amount to generate corrected k-space data. The reconstruction unit reconstructs an MR image regarding the imaging site based on the corrected k-space data regarding the plurality of groups.

図1は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to this embodiment. 図2は、スタック・オブ・スターズ収集の概要を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an overview of Stack of Stars collection. 図3は、本実施形態に係る画像再構成処理の処理手順を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a processing procedure of image reconstruction processing according to this embodiment. 図4は、図3に示す画像再構成処理のデータ遷移を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing data transition in the image reconstruction process shown in FIG. 3. 図5は、時系列のk空間データの複数グループへの分割例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of dividing time-series k-space data into multiple groups. 図6は、ステップS3~S6における1個のグループについての詳細な処理手順を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing detailed processing procedures for one group in steps S3 to S6. 図7は、動き特徴量(輝度値重心)と中央部zt画像とを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a motion feature amount (luminance value centroid) and a central zt image. 図8は、動き特徴量に基づく中央部zt画像の補正例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of correction of the center zt image based on the motion feature amount. 図9は、動き補正無しのMR画像(無補正画像)と動き補正有りのMR画像(1×zm及び2×zm)との比較を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a comparison between an MR image without motion correction (uncorrected image) and an MR image with motion correction (1×zm and 2×zm). 図10は、変形例1に係る動き特徴量と中央部zt画像とを例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a motion feature amount and a central zt image according to Modification 1. 図11は、変形例2に係るステップS3~S4の詳細な処理手順を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing detailed processing procedures of steps S3 to S4 according to modification 2.

以下、図面を参照しながら、磁気共鳴イメージング装置、MR画像再構成装置及びMR画像再構成方法の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a magnetic resonance imaging apparatus, an MR image reconstruction apparatus, and an MR image reconstruction method will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置1の構成を示す図である。図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置1は、架台11、寝台13、傾斜磁場電源21、送信回路23、受信回路25、寝台駆動装置27、シーケンス制御回路29及びホストコンピュータ(Host Computer)50を有する。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a magnetic resonance imaging apparatus 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the magnetic resonance imaging apparatus 1 includes a gantry 11, a bed 13, a gradient magnetic field power supply 21, a transmitting circuit 23, a receiving circuit 25, a bed driving device 27, a sequence control circuit 29, and a host computer 50. has.

架台11は、静磁場磁石41と傾斜磁場コイル43とを有する。静磁場磁石41と傾斜磁場コイル43とは架台11の筐体に収容されている。架台11の筐体には中空形状を有するボアが形成されている。架台11のボア内には送信コイル45と受信コイル47とが配置される。 The pedestal 11 has a static magnetic field magnet 41 and a gradient magnetic field coil 43. The static magnetic field magnet 41 and the gradient magnetic field coil 43 are housed in the casing of the pedestal 11. A hollow bore is formed in the casing of the pedestal 11 . A transmitting coil 45 and a receiving coil 47 are arranged within the bore of the pedestal 11.

静磁場磁石41は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。静磁場磁石41としては、例えば、永久磁石、超伝導磁石または常伝導磁石等が使用される。ここで、静磁場磁石41の中心軸をZ軸に規定し、Z軸に対して鉛直に直交する軸をY軸に規定し、Z軸に水平に直交する軸をX軸に規定する。X軸、Y軸及びZ軸は、直交3次元座標系を構成する。 The static magnetic field magnet 41 has a hollow, substantially cylindrical shape, and generates a static magnetic field substantially inside the cylinder. As the static field magnet 41, for example, a permanent magnet, a superconducting magnet, a normal conducting magnet, or the like is used. Here, the central axis of the static magnetic field magnet 41 is defined as the Z-axis, the axis vertically orthogonal to the Z-axis is defined as the Y-axis, and the axis horizontally orthogonal to the Z-axis is defined as the X-axis. The X-axis, Y-axis, and Z-axis constitute an orthogonal three-dimensional coordinate system.

傾斜磁場コイル43は、静磁場磁石41の内側に取り付けられ、中空の略円筒形状に形成されたコイルユニットである。傾斜磁場コイル43は、傾斜磁場電源21からの電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。より詳細には、傾斜磁場コイル43は、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸に対応する3つのコイルを有する。当該3つのコイルは、X軸、Y軸、Z軸の各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成する。X軸、Y軸、Z軸の各軸に沿う傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場Gs、位相エンコード傾斜磁場Gp及び周波数エンコード傾斜磁場Grが所望の方向に形成される。スライス選択傾斜磁場Gsは、任意に撮像断面(スライス)を決めるために利用される。位相エンコード傾斜磁場Gpは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号(以下、MR信号と呼ぶ)の位相を変化させるために利用される。周波数エンコード傾斜磁場Grは、空間的位置に応じてMR信号の周波数を変化させるために利用される。なお、以下の説明においてスライス選択傾斜磁場Gsの傾斜方向はZ軸、位相エンコード傾斜磁場Gpの傾斜方向はY軸、周波数エンコード傾斜磁場Grの傾斜方向はX軸であるとする。 The gradient magnetic field coil 43 is a coil unit that is attached inside the static magnetic field magnet 41 and formed in a hollow, substantially cylindrical shape. The gradient magnetic field coil 43 receives current from the gradient magnetic field power supply 21 and generates a gradient magnetic field. More specifically, the gradient magnetic field coil 43 has three coils corresponding to the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other. The three coils form a gradient magnetic field whose magnetic field strength changes along each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The gradient magnetic fields along the X, Y, and Z axes are combined to form a mutually orthogonal slice selection gradient magnetic field Gs, phase encode gradient magnetic field Gp, and frequency encode gradient magnetic field Gr in a desired direction. The slice selection gradient magnetic field Gs is used to arbitrarily determine an imaging section (slice). The phase encoding gradient magnetic field Gp is used to change the phase of a magnetic resonance signal (hereinafter referred to as an MR signal) depending on the spatial position. The frequency encode gradient magnetic field Gr is used to change the frequency of the MR signal depending on the spatial position. In the following description, it is assumed that the gradient direction of the slice selection gradient magnetic field Gs is the Z axis, the gradient direction of the phase encode gradient magnetic field Gp is the Y axis, and the gradient direction of the frequency encode gradient magnetic field Gr is the X axis.

傾斜磁場電源21は、シーケンス制御回路29からのシーケンス制御信号に従い傾斜磁場コイル43に電流を供給する。傾斜磁場電源21は、傾斜磁場コイル43に電流を供給することにより、X軸、Y軸及びZ軸の各軸に沿う傾斜磁場を傾斜磁場コイル43により発生させる。当該傾斜磁場は、静磁場磁石41により形成された静磁場に重畳されて被検体Pに印加される。 The gradient magnetic field power supply 21 supplies current to the gradient magnetic field coil 43 according to a sequence control signal from the sequence control circuit 29 . The gradient magnetic field power supply 21 supplies current to the gradient magnetic field coils 43, thereby causing the gradient magnetic field coils 43 to generate gradient magnetic fields along the X, Y, and Z axes. The gradient magnetic field is applied to the subject P while being superimposed on the static magnetic field formed by the static magnetic field magnet 41.

送信コイル45は、例えば、傾斜磁場コイル43の内側に配置され、送信回路23から電流の供給を受けて高周波パルス(以下、RFパルスと呼ぶ)を発生する。 The transmitting coil 45 is arranged, for example, inside the gradient magnetic field coil 43, receives current from the transmitting circuit 23, and generates a high frequency pulse (hereinafter referred to as an RF pulse).

送信回路23は、被検体P内に存在する対象プロトンを励起するためのRFパルスを、送信コイル45を介して被検体Pに印加するために、送信コイル45に電流を供給する。RFパルスは、対象プロトンに固有の共鳴周波数で振動し、対象プロトンを励起させる。励起された対象プロトンからMR信号が発生され、受信コイル47により検出される。送信コイル45は、例えば、全身用コイル(WBコイル)である。全身用コイルは、送受信コイルとして使用されても良い。 The transmitting circuit 23 supplies current to the transmitting coil 45 in order to apply an RF pulse for exciting target protons present in the subject P to the subject P via the transmitting coil 45. The RF pulse oscillates at a resonant frequency specific to the target proton and excites the target proton. An MR signal is generated from the excited target protons and detected by the receiving coil 47. The transmitting coil 45 is, for example, a whole body coil (WB coil). Whole body coils may be used as transmit and receive coils.

受信コイル47は、RF磁場パルスの作用を受けて被検体P内に存在する対象プロトンから発せられるMR信号を受信する。受信コイル47は、MR信号を受信可能な複数の受信コイルエレメントを有する。受信されたMR信号は、有線又は無線を介して受信回路25に供給される。図1に図示しないが、受信コイル47は、並列的に実装された複数の受信チャネルを有している。受信チャネルは、MR信号を受信する受信コイルエレメント及びMR信号を増幅する増幅器等を有している。MR信号は、受信チャネル毎に出力される。受信チャネルの総数と受信コイルエレメントの総数とは同一であっても良いし、受信チャネルの総数が受信コイルエレメントの総数に比して多くてもよいし、少なくてもよい。 The receiving coil 47 receives the MR signal emitted from the target protons present in the subject P under the action of the RF magnetic field pulse. The receiving coil 47 has a plurality of receiving coil elements capable of receiving MR signals. The received MR signal is supplied to the receiving circuit 25 via wire or wirelessly. Although not shown in FIG. 1, the receiving coil 47 has a plurality of receiving channels implemented in parallel. The reception channel includes a reception coil element that receives the MR signal, an amplifier that amplifies the MR signal, and the like. The MR signal is output for each receiving channel. The total number of reception channels and the total number of reception coil elements may be the same, or the total number of reception channels may be greater or less than the total number of reception coil elements.

受信回路25は、励起された対象プロトンから発生されるMR信号を受信コイル47を介して受信する。受信回路25は、受信されたMR信号を信号処理してデジタルのMR信号を発生する。デジタルのMR信号は、空間周波数により規定されるk空間にて表現することができる。よって、以下、デジタルのMR信号をk空間データと呼ぶことにする。k空間データは、画像再構成に供される生データの一種である。k空間データは、有線又は無線を介してホストコンピュータ50に供給される。 The receiving circuit 25 receives the MR signal generated from the excited target protons via the receiving coil 47. The receiving circuit 25 processes the received MR signal to generate a digital MR signal. Digital MR signals can be expressed in k-space defined by spatial frequencies. Therefore, hereinafter, the digital MR signal will be referred to as k-space data. K-space data is a type of raw data used for image reconstruction. The k-space data is supplied to the host computer 50 via wire or wireless.

なお、上記の送信コイル45と受信コイル47とは一例に過ぎない。送信コイル45と受信コイル47との代わりに、送信機能と受信機能とを備えた送受信コイルが用いられても良い。また、送信コイル45、受信コイル47及び送受信コイルが組み合わされても良い。 Note that the above-mentioned transmitting coil 45 and receiving coil 47 are merely examples. Instead of the transmitting coil 45 and the receiving coil 47, a transmitting/receiving coil having a transmitting function and a receiving function may be used. Moreover, the transmitting coil 45, the receiving coil 47, and the transmitting/receiving coil may be combined.

架台11に隣接して寝台13が設置される。寝台13は、天板131と基台133とを有する。天板131には被検体Pが載置される。基台133は、天板131をX軸、Y軸、Z軸各々に沿ってスライド可能に支持する。基台133には寝台駆動装置27が収容される。寝台駆動装置27は、シーケンス制御回路29からの制御を受けて天板131を移動する。寝台駆動装置27は、例えば、サーボモータやステッピングモータ等の如何なるモータ等を含んでも良い。 A bed 13 is installed adjacent to the pedestal 11. The bed 13 has a top plate 131 and a base 133. A subject P is placed on the top plate 131. The base 133 supports the top plate 131 so as to be slidable along each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The bed driving device 27 is accommodated in the base 133. The bed driving device 27 moves the top plate 131 under control from the sequence control circuit 29. The bed driving device 27 may include any motor such as a servo motor or a stepping motor.

シーケンス制御回路29は、ハードウェア資源として、CPU(Central Processing Unit)あるいはMPU(Micro Processing Unit)のプロセッサとROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリとを有する。シーケンス制御回路29は、処理回路51の収集制御機能511から受信したデータ収集シーケンスに従い傾斜磁場電源21、送信回路23及び受信回路25を同期的に制御して被検体Pに対するデータ収集を実行し、被検体Pに関するk空間データを収集する。シーケンス制御回路29は、収集部の一例である。 The sequence control circuit 29 has, as hardware resources, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processing Unit), and a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory). The sequence control circuit 29 synchronously controls the gradient magnetic field power supply 21, the transmission circuit 23, and the reception circuit 25 according to the data collection sequence received from the collection control function 511 of the processing circuit 51, and executes data collection for the subject P. Collect k-space data regarding the subject P. The sequence control circuit 29 is an example of a collection section.

本実施形態に係るシーケンス制御回路29は、被検体の撮影部位に対してスタック・オブ・スターズ(stack of stars)によるデータ収集(以下、スタック・オブ・スターズ収集)を実行して時系列のk空間データを収集する。スタック・オブ・スターズは、複数のスライス各々について2次元のラディアル収集を実行する3次元のk空間充填方式である。 The sequence control circuit 29 according to the present embodiment performs data collection using a stack of stars (hereinafter referred to as stack of stars collection) for the imaged region of the subject to obtain a time series k Collect spatial data. Stack of Stars is a three-dimensional k-space filling scheme that performs two-dimensional radial acquisition on each of multiple slices.

図1に示すように、ホストコンピュータ50は、処理回路51、メモリ52、ディスプレイ53、入力インタフェース54及び通信インタフェース55を有するコンピュータである。処理回路51は処理部の一例であり、メモリ52は記憶部の一例であり、ディスプレイ53は表示部の一例であり、入力インタフェース54は入力部の一例であり、通信インタフェース55は通信部の一例である。 As shown in FIG. 1, the host computer 50 is a computer having a processing circuit 51, a memory 52, a display 53, an input interface 54, and a communication interface 55. The processing circuit 51 is an example of a processing section, the memory 52 is an example of a storage section, the display 53 is an example of a display section, the input interface 54 is an example of an input section, and the communication interface 55 is an example of a communication section. It is.

処理回路51は、ハードウェア資源としてCPU等のプロセッサを有する。処理回路51は、磁気共鳴イメージング装置1の中枢として機能する。例えば、処理回路51は、各種プログラムの実行により収集制御機能511、取得機能512、動き特徴量算出機能513、補正機能514、再構成機能515及び表示制御機能516を有する。収集制御機能511は収集制御部の一例であり、取得機能512は取得部の一例であり、動き特徴量算出機能513は算出部の一例であり、補正機能514は補正部の一例であり、再構成機能515は再構成部の一例であり、表示制御機能516は表示制御部の一例である。 The processing circuit 51 has a processor such as a CPU as a hardware resource. The processing circuit 51 functions as the core of the magnetic resonance imaging apparatus 1 . For example, the processing circuit 51 has a collection control function 511, an acquisition function 512, a motion feature calculation function 513, a correction function 514, a reconstruction function 515, and a display control function 516 by executing various programs. The collection control function 511 is an example of a collection control unit, the acquisition function 512 is an example of an acquisition unit, the motion feature calculation function 513 is an example of a calculation unit, and the correction function 514 is an example of a correction unit. The configuration function 515 is an example of a reconfiguration unit, and the display control function 516 is an example of a display control unit.

収集制御機能511において処理回路51は、スタック・オブ・スターズ収集を行うためのデータ収集シーケンスをデータ収集条件に基づいて生成する。データ収集条件は、医療従事者等により手動的に又は任意アルゴリズムにより自動的に決定される。データ収集シーケンスのデータは、シーケンス制御回路29に供給される。 In the collection control function 511, the processing circuit 51 generates a data collection sequence for performing stack of stars collection based on data collection conditions. Data collection conditions are determined manually by a medical professional or the like or automatically by an arbitrary algorithm. The data of the data collection sequence is supplied to the sequence control circuit 29.

取得機能512において処理回路51は、スタック・オブ・スターズ収集により得られた時系列のk空間データを取得する。処理回路51は、受信回路25から直接的にk空間データを取得してもよいし、k空間データを記憶するメモリ52等から取得してもよい。 In the acquisition function 512, the processing circuit 51 acquires time-series k-space data obtained by stack of stars collection. The processing circuit 51 may obtain the k-space data directly from the receiving circuit 25, or may obtain the k-space data from the memory 52 or the like that stores the k-space data.

動き特徴量算出機能513において処理回路51は、時系列のk空間データを時間方向に関する複数のグループに分割する。処理回路51は、複数のグループ各々について、k空間中央部のk空間データに基づいて、被検体Pの撮影部位の移動度合いを表す特徴量(以下、動き特徴量)を算出する。動き特徴量は、各グループについて所定時間毎に算出される。所定時間は、動く特徴量の時間分解能に対応し、医療従事者等の操作者が適宜設定すればよい。典型的には、k空間データのサンプル点の時間間隔に基づき設定される。具体的には、処理回路51は、複数のグループ各々について、k空間中央部のk空間データに対してk空間方向に関して1次元又は2次元のフーリエ変換を施して中間画像を生成し、当該中間画像における輝度値の重心に基づいて動き特徴量を所定時間毎に算出する。 In the motion feature calculation function 513, the processing circuit 51 divides the time-series k-space data into a plurality of groups in the temporal direction. The processing circuit 51 calculates, for each of the plurality of groups, a feature amount (hereinafter referred to as a motion feature amount) representing the degree of movement of the imaged region of the subject P, based on the k-space data at the center of the k-space. The motion feature amount is calculated for each group at predetermined time intervals. The predetermined time corresponds to the time resolution of the moving feature amount, and may be appropriately set by an operator such as a medical worker. Typically, it is set based on the time interval of sample points of k-space data. Specifically, for each of the plurality of groups, the processing circuit 51 generates an intermediate image by subjecting the k-space data in the center of the k-space to one-dimensional or two-dimensional Fourier transformation in the k-space direction. A motion feature amount is calculated at predetermined time intervals based on the center of gravity of the brightness values in the image.

補正機能514において処理回路51は、複数のグループ各々について、動き特徴量に基づいてk空間データを補正して補正後k空間データを生成する。具体的には、処理回路51は、複数のグループ各々について、k空間中央部のk空間データに対してk空間方向に関して1次元又は2次元のフーリエ変換を施して生成された中間画像を、実空間方向に関して動き特徴量に応じて変形し、変形された中間画像をk空間方向に関して1次元又は2次元の逆フーリエ変換することにより、補正後k空間データを生成する。 In the correction function 514, the processing circuit 51 corrects the k-space data for each of the plurality of groups based on the motion feature amount to generate corrected k-space data. Specifically, the processing circuit 51 executes an intermediate image generated by performing one-dimensional or two-dimensional Fourier transformation in the k-space direction on the k-space data in the central part of the k-space for each of the plurality of groups. Corrected k-space data is generated by deforming the image in the spatial direction according to the motion feature amount and subjecting the deformed intermediate image to one-dimensional or two-dimensional inverse Fourier transformation in the k-space direction.

再構成機能515において処理回路51は、補正機能514により生成された補正後k空間データに基づいて、被検体Pの撮影部位に関するMR画像を再構成する。再構成法としては、非カーテシアン収集により得られたk空間データからMR画像を再構成する如何なる方法が用いられてもよい。このような再構成法としては、例えば、グリッディング(gridding)再構成やNUFFT(non-uniform fast fourier transform)、機械学習再構成等が利用可能である。また、処理回路51は、再構成された画像に種々の画像処理を施す。例えば、処理回路51は、ボリュームレンダリングやサーフェスレンダリング、画素値投影処理、MPR(Multi-Planer Reconstruction)処理、CPR(Curved MPR)処理等の画像処理を施してもよい。 In the reconstruction function 515, the processing circuit 51 reconstructs an MR image regarding the imaged part of the subject P based on the corrected k-space data generated by the correction function 514. As the reconstruction method, any method for reconstructing an MR image from k-space data obtained by non-Cartesian acquisition may be used. As such a reconstruction method, for example, gridding reconstruction, NUFFT (non-uniform fast fourier transform), machine learning reconstruction, etc. can be used. Furthermore, the processing circuit 51 performs various image processing on the reconstructed image. For example, the processing circuit 51 may perform image processing such as volume rendering, surface rendering, pixel value projection processing, MPR (Multi-Planer Reconstruction) processing, and CPR (Curved MPR) processing.

表示制御機能516において処理回路51は、種々の情報をディスプレイ53に表示する。例えば、処理回路51は、再構成機能515により生成されたMR画像等をディスプレイ53に表示する。処理回路51は、MR画像に対して階調処理や拡大/縮小処理、アノテーション付与等の表示処理を適宜行ってもよい。 In the display control function 516, the processing circuit 51 displays various information on the display 53. For example, the processing circuit 51 displays the MR image etc. generated by the reconstruction function 515 on the display 53. The processing circuit 51 may appropriately perform display processing such as gradation processing, enlargement/reduction processing, and annotation on the MR image.

メモリ52は、種々の情報を記憶するHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、メモリ52は、CD-ROMドライブやDVDドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。例えば、メモリ52は、撮像条件、k空間データ、MR画像、画像再構成プログラム等を記憶する。 The memory 52 is a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or an integrated circuit storage device that stores various information. Further, the memory 52 may be a drive device or the like that reads and writes various information to/from a portable storage medium such as a CD-ROM drive, a DVD drive, or a flash memory. For example, the memory 52 stores imaging conditions, k-space data, MR images, image reconstruction programs, and the like.

ディスプレイ53は、表示制御機能516により種々の情報を表示する。例えば、ディスプレイ53は、再構成機能515により生成されたMR画像等を表示する。ディスプレイ53としては、例えば、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。 The display 53 displays various information using a display control function 516. For example, the display 53 displays an MR image etc. generated by the reconstruction function 515. As the display 53, for example, a CRT display, a liquid crystal display, an organic EL display, an LED display, a plasma display, or any other display known in the art can be used as appropriate.

入力インタフェース54は、ユーザからの各種指令を受け付ける入力機器を含む。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド等が利用可能である。なお、入力機器は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限らない。例えば、磁気共鳴イメージング装置1とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、受け取った電気信号を種々の回路へ出力するような電気信号の処理回路も入力インタフェース54の例に含まれる。また、入力インタフェース54は、マイクロフォンにより収集された音声信号を指示信号に変換する音声認識装置でもよい。 The input interface 54 includes input devices that accept various commands from the user. As input devices, keyboards, mice, various switches, touch screens, touch pads, etc. can be used. Note that the input device is not limited to those equipped with physical operation parts such as a mouse and a keyboard. For example, an electrical signal processing circuit that receives electrical signals corresponding to input operations from an external input device provided separately from the magnetic resonance imaging apparatus 1 and outputs the received electrical signals to various circuits is also input. Included in the example of interface 54. The input interface 54 may also be a voice recognition device that converts voice signals collected by a microphone into instruction signals.

通信インタフェース55は、LAN(Local Area Network)等を介して磁気共鳴イメージング装置1と、ワークステーションやPACS(Picture Archiving and Communication System)、HIS(Hospital Information System)、RIS(Radiology Information System)等とを接続するインタフェースである。ネットワークIFは、各種情報を接続先のワークステーション、PACS、HIS及びRISとの間で送受信する。 The communication interface 55 connects the magnetic resonance imaging apparatus 1 to a workstation, a PACS (Picture Archiving and Communication System), an HIS (Hospital Information System), an RIS (Radiology Information System), etc. via a LAN (Local Area Network) or the like. This is the interface to connect. The network IF sends and receives various information to and from connected workstations, PACS, HIS, and RIS.

なお、上記の構成は一例であって、これに限定されない。例えば、シーケンス制御回路29は、ホストコンピュータ50に組み込まれてもよいし、シーケンス制御回路29と処理回路51とが同一の基板に実装されても良い。他の例として、架台10とホストコンピュータ50とは一対一対応である必要はなく、複数の架台に対して1台のホストコンピュータが設けられてもよいし、1台の架台に対して複数のホストコンピュータが設けられてもよい。 Note that the above configuration is an example and is not limited thereto. For example, the sequence control circuit 29 may be incorporated into the host computer 50, or the sequence control circuit 29 and the processing circuit 51 may be mounted on the same board. As another example, there is no need for a one-to-one correspondence between the mount 10 and the host computer 50; one host computer may be provided for a plurality of mounts, or a plurality of host computers may be provided for one mount. A host computer may also be provided.

本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置1は、スタック・オブ・スターズ収集により得られたk空間データに基づき被検体の撮影部位の動き補正を行う。ここで、図2を参照しながら、スタック・オブ・スターズ収集の概要について説明する。 The magnetic resonance imaging apparatus 1 according to the present embodiment performs motion correction of the imaged region of the subject based on k-space data obtained by stack of stars acquisition. Here, an overview of Stack of Stars collection will be explained with reference to FIG. 2.

図2は、スタック・オブ・スターズ収集の概要を示す図である。図2の上段に示すように、k空間は、空間周波数kx、ky及びkzにより張られる3次元空間で表されている。k空間には、略円筒形のデータ収集範囲が設定される。スタック・オブ・スターズ収集は、スポークKn1(nは、スポークの角度の添字。後述するグループを表す添字と同一。)と呼ばれるk空間軌跡に沿って行われる。スポークKn1は、k空間のデータ収集範囲内において、kxky平面に水平且つkxky平面の中心を通る。スポークKn1に平行するk空間軸をRO軸、スポークKn1に直交するk空間軸をSL軸とも呼ぶ。スタック・オブ・スターズ収集においてはスポークKn1又はRO軸に沿って所定のサンプリング間隔でk空間データが収集される。kzky平面の中心点とスポークKn1との成す角度は、スポーク角を成す。 FIG. 2 is a diagram showing an overview of Stack of Stars collection. As shown in the upper part of FIG. 2, the k-space is represented as a three-dimensional space defined by spatial frequencies kx, ky, and kz. A substantially cylindrical data collection range is set in k-space. Stack of Stars collection is performed along a k-space trajectory called spoke Kn1 (n is a subscript of the angle of the spoke. It is the same as the subscript representing a group, which will be described later). The spoke Kn1 is horizontal to the kxky plane and passes through the center of the kxky plane within the data collection range of k space. The k-space axis parallel to the spoke Kn1 is also called the RO axis, and the k-space axis orthogonal to the spoke Kn1 is also called the SL axis. In the stack of stars acquisition, k-space data is collected at predetermined sampling intervals along the spoke Kn1 or RO axis. The angle formed between the center point of the kzky plane and the spoke Kn1 forms a spoke angle.

一例として、kxky平面における任意の一個のスポーク角のスポークK11について、kz位置(スライス位置)を順次変更しながらデータ収集が行われる。同一スポーク角のスポークK11について全てのkz位置でデータ収集が行われると、次のスポーク角のスポークK21について同様に全てのkz位置でデータ収集が行われる。このようにして、全てのスポーク角について、kz位置を順次変更しながらデータ収集が行われる。スポーク角の個数nは4個に限定されず、1個以上の如何なる個数でもよい。今回のスポーク角は、k空間において時間方向に関して均一に分散するように、例えば、黄金角ルールに従い設定されるとよい。ここで、同一角度の全スポークKn1の集合をグループKnと呼ぶことにする。 As an example, data collection is performed for the spoke K11 at an arbitrary spoke angle in the kxky plane while sequentially changing the kz position (slice position). When data collection is performed at all kz positions for the spoke K11 of the same spoke angle, data collection is similarly performed at all kz positions for the spoke K21 of the next spoke angle. In this way, data collection is performed for all spoke angles while sequentially changing the kz position. The number n of spoke angles is not limited to four, but may be any number greater than or equal to one. The current spoke angles may be set, for example, according to the golden angle rule so that they are uniformly distributed in the time direction in k-space. Here, a set of all spokes Kn1 having the same angle will be called a group Kn.

図2の下段に示すように、全てのグループK1,K2,K3,K4のk空間データに基づいて複数のkz位置(スライス位置)に関するMR画像が再構成される。全てのスポークKn1を1個のグループK0に集約すると、これらスポークKn1は、積み重ねられた星に見える。このことから、本データ収集法は、スタック・オブ・スターズと呼ばれている。上記の通り、スタック・オブ・スターズ収集は、各スポークがkxky平面の中心又はその付近を通るので、動きアーチファクトに頑強であるという性質を有する。 As shown in the lower part of FIG. 2, MR images regarding a plurality of kz positions (slice positions) are reconstructed based on the k-space data of all groups K1, K2, K3, and K4. When all spokes Kn1 are aggregated into one group K0, these spokes Kn1 look like a stacked star. For this reason, this data collection method is called Stack of Stars. As mentioned above, the stack of stars collection has the property of being robust to motion artifacts since each spoke passes through or near the center of the kxky plane.

次に、本実施形態に係る画像再構成の処理手順について説明する。 Next, a processing procedure for image reconstruction according to this embodiment will be explained.

図3は、本実施形態に係る画像再構成処理の処理手順を例示する図である。図4は、図3に示す画像再構成処理のデータ遷移を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a processing procedure of image reconstruction processing according to this embodiment. FIG. 4 is a diagram showing data transition in the image reconstruction process shown in FIG. 3.

図3及び図4に示すように、まず、処理回路51は、収集制御機能511の実現により、スタック・オブ・スターズによるデータ収集を実行して時系列のk空間データを収集する(ステップS1)。ステップS1が行われると処理回路51は、動き特徴量算出機能513の実現により、ステップS1において収集された時系列のk空間データを時間方向に関して複数のグループに分割する(ステップS2)。 As shown in FIGS. 3 and 4, first, the processing circuit 51 implements the collection control function 511 to perform data collection using a stack of stars to collect time-series k-space data (step S1). . When step S1 is performed, the processing circuit 51 divides the time-series k-space data collected in step S1 into a plurality of groups in the temporal direction by implementing the motion feature calculation function 513 (step S2).

図5は、時系列のk空間データの複数グループKnの分割例を示す図である。図5に示すように、処理回路51は、スタック・オブ・スターズ収集で得られた時系列のk空間データを、複数のグループKnに分割する。グループ数nは、2以上の自然数であれば、特に限定されない。図5は、グループ数n=4の事例を例示している。 FIG. 5 is a diagram showing an example of dividing time-series k-space data into multiple groups Kn. As shown in FIG. 5, the processing circuit 51 divides the time-series k-space data obtained by stack of stars collection into a plurality of groups Kn. The number of groups n is not particularly limited as long as it is a natural number of 2 or more. FIG. 5 illustrates an example where the number of groups is n=4.

グループKnは、時系列のk空間データを時間方向に沿って順番に分割することにより形成される。一例として、各グループKnは、同一角度の複数個のスポークKn1を含むように設定される。後述するように、グループKn単位で1次元又は2次元のk空間方向にFFTを実行する必要があるので、各グループKnに含ませるスポークKn1の個数は2個以上である必要がある。 Group Kn is formed by sequentially dividing time-series k-space data along the time direction. As an example, each group Kn is set to include a plurality of spokes Kn1 having the same angle. As will be described later, since it is necessary to perform FFT in the one-dimensional or two-dimensional k-space direction for each group Kn, the number of spokes Kn1 included in each group Kn needs to be two or more.

各グループKnは、複数個のスポークKn1に亘り横断的にk空間中央部Kn2のk空間データを有することとなる。k空間中央部Kn2は、kxky平面における中央部であることを意味する。すなわち、k空間中央部Kn2は、kz軸に関して中央部でなくてもよい。k空間中央部Kn2は、kxky平面に関して中心(kx=ky=0)だけでなく、中心を含む局所的な領域をも含んでもよい。換言すれば、k空間中央部Kn2は、3次元k空間における1次元領域でもよいし、2次元領域でもよい。以下、k空間中央部Kn2は1次元領域であるとする。また、k空間中央部Kn2のk空間データをk空間中央部データと呼ぶことにする。 Each group Kn has k-space data of the k-space center Kn2 across the plurality of spokes Kn1. The k-space center Kn2 means the center in the kxky plane. That is, the k-space central portion Kn2 does not have to be the central portion with respect to the kz axis. The k-space central portion Kn2 may include not only the center (kx=ky=0) with respect to the kxky plane but also a local region including the center. In other words, the k-space central portion Kn2 may be a one-dimensional region in the three-dimensional k-space, or may be a two-dimensional region. Hereinafter, it is assumed that the central part Kn2 of the k-space is a one-dimensional region. Further, the k-space data of the k-space central portion Kn2 will be referred to as k-space central portion data.

ステップS2が行われると処理回路51は、動き特徴量算出機能513の実現により、複数のグループ各々について、k空間中央部データに基づき動き特徴量を算出する(ステップS3)。具体的には、ステップS3において処理回路51は、複数のグループ各々について、k空間中央部データに対してk空間方向に関して1次元のフーリエ変換を施して中間画像を生成し、当該中間画像における輝度値の重心に基づいて動き特徴量を所定時間毎に算出する。ステップS3が行われると処理回路51は、補正機能514の実現により、複数のグループ各々について、ステップS1において収集されたk空間データとステップS3において算出された動き特徴量とに基づき補正後k空間データを生成する(ステップS4)。具体的には、ステップS4において処理回路51は、複数のグループ各々について、中間画像を、実空間方向に関して前記動き特徴量に応じて変形し、変形された中間画像をk空間方向に関して1次元の逆フーリエ変換することにより、補正後k空間データを生成する。 After step S2 is performed, the processing circuit 51 realizes the motion feature amount calculation function 513 to calculate a motion feature amount based on the k-space center data for each of the plurality of groups (step S3). Specifically, in step S3, the processing circuit 51 performs one-dimensional Fourier transform on the k-space center data in the k-space direction for each of the plurality of groups to generate an intermediate image, and calculates the brightness in the intermediate image. A motion feature amount is calculated at predetermined time intervals based on the center of gravity of the value. When step S3 is performed, the processing circuit 51 implements the correction function 514 to perform correction on the corrected k-space based on the k-space data collected in step S1 and the motion feature amount calculated in step S3 for each of the plurality of groups. Generate data (step S4). Specifically, in step S4, the processing circuit 51 deforms the intermediate image for each of the plurality of groups according to the motion feature amount in the real space direction, and converts the deformed intermediate image into a one-dimensional one-dimensional image in the k-space direction. Corrected k-space data is generated by inverse Fourier transformation.

図6は、ステップS3~S4の詳細な処理手順を示す図である。図6は、1個のグループに対する処理手順を例示している。図6に示すように、ステップS3において処理回路51は、まず、k空間データのうちのk空間中央部データを特定し、k空間中央部データに対してkz方向のフーリエ変換(zFFT)を施して中間画像であるzt画像を再構成する(ステップS31)。zt画像は、実空間z軸と時間軸tとで規定される2次元平面の各点にk空間データ値(MR信号強度)に応じた輝度値を割り当てた画像である。ステップS31において再構成されるzt画像は、k空間中央部データに基づくものであるので中央部zt画像と呼ぶことにする。中央部zt画像は、k空間データのうち、kx,ky方向の低周波数成分に基づくものであり、MR信号の大域的なz方向移動特性を反映している。 FIG. 6 is a diagram showing the detailed processing procedure of steps S3 to S4. FIG. 6 illustrates a processing procedure for one group. As shown in FIG. 6, in step S3, the processing circuit 51 first identifies the k-space center data of the k-space data, and performs a Fourier transform (zFFT) in the kz direction on the k-space center data. A zt image, which is an intermediate image, is reconstructed (step S31). A zt image is an image in which a brightness value corresponding to a k-space data value (MR signal intensity) is assigned to each point on a two-dimensional plane defined by a real space z-axis and a time axis t. Since the zt image reconstructed in step S31 is based on the k-space center data, it will be referred to as the center zt image. The central zt image is based on low frequency components in the kx and ky directions of the k-space data, and reflects the global movement characteristics of the MR signal in the z-direction.

ステップS31が行われると処理回路51は、中央部zt画像に輝度値の重心演算を施して動き特徴量を算出する(ステップS32)。動き特徴量は、撮影部位に含まれる各解剖学的部位の移動度合いを反映する特徴量である。ステップS32において処理回路51は、中央部zt画像に対して所定時間毎に輝度値の重心演算を施し、動き特徴量として、所定時間毎の輝度値重心を算出する。所定時間は、動き特徴量の算出対象時間を意味する。以下、所定時間を算出対象時間と呼ぶ。算出対象時間は、k空間データの隣り合うサンプル点の時間間隔に設定されてもよいし、当該時間間隔よりも大きい任意時間に設定されてもよい。複数時間に亘る輝度値重心は輝度値重心の時間変化を表す。輝度値重心の時間変化は、時間を変数とする輝度値重心zm(t)により記述される。輝度値重心zm(t)は、下記(1)に従い、中央部zt画像の輝度値に基づいて算出される。(1)式の分母は、輝度値I(z,t)の実空間z値に関する積分値であり、分子は、輝度値I(z,t)と実空間z値との実空間z値に関する積分値である。輝度値重心zm(t)は、撮影部位内の輝度値的に主要な部位の実空間z方向の時間変動を表している。 When step S31 is performed, the processing circuit 51 calculates a motion feature amount by calculating the center of gravity of the luminance value on the central zt image (step S32). The motion feature amount is a feature amount that reflects the degree of movement of each anatomical region included in the imaged region. In step S32, the processing circuit 51 performs a centroid calculation of the luminance value on the center zt image at predetermined time intervals, and calculates the luminance value centroid for each predetermined time as a motion feature amount. The predetermined period of time means a period of time during which the motion feature amount is calculated. Hereinafter, the predetermined time will be referred to as calculation target time. The calculation target time may be set to the time interval between adjacent sample points of the k-space data, or may be set to an arbitrary time larger than the time interval. The luminance value centroid over a plurality of times represents a change in the luminance value centroid over time. The temporal change in the luminance value centroid is described by the luminance value centroid zm(t) with time as a variable. The luminance value centroid zm(t) is calculated based on the luminance value of the center zt image according to (1) below. The denominator of equation (1) is the integral value of the brightness value I (z, t) with respect to the real space z value, and the numerator is the integral value of the brightness value I (z, t) with respect to the real space z value. It is an integral value. The brightness value centroid zm(t) represents the temporal fluctuation in the real space z direction of a major part in terms of brightness value within the imaged part.

図7は、中央部zt画像I1と動き特徴量(輝度値重心)I11とを示す図である。図7に示すように、中央部zt画像I1は、縦軸が実空間z位置に規定され、横軸が収集時刻に規定され、各画素にk空間中央部データのデータ値(MR信号強度)に応じた輝度値が割り当てられた画像である。動き特徴量I11は、輝度値重心の時間変化を表している。 FIG. 7 is a diagram showing the central zt image I1 and the motion feature amount (luminance value center of gravity) I11. As shown in FIG. 7, in the center zt image I1, the vertical axis is defined by the real space z position, the horizontal axis is defined by the acquisition time, and each pixel has a data value (MR signal intensity) of the k space center data. This is an image to which a brightness value is assigned according to the . The motion feature amount I11 represents a temporal change in the luminance value center of gravity.

ここで、本実施形態に係る撮影部位は、肝臓を含む腹部であるとする。この場合、中央部zt画像I1における高輝度領域は肝臓領域を表すこととなる。中央部zt画像I1は、肝臓領域の実空間z方向の位置変動を可視化している。動き特徴量I11は、肝動領域の実空間z方向の輝度値重心の時間変化を表している。 Here, it is assumed that the imaging site according to this embodiment is the abdomen including the liver. In this case, the high brightness area in the central zt image I1 represents the liver area. The central zt image I1 visualizes the positional fluctuation of the liver region in the real space z direction. The motion feature amount I11 represents a temporal change in the luminance value center of gravity in the real space z-direction of the liver motion region.

図6に示すように、処理回路51は、ステップS31~S32に並行して、k空間データにzFFTを施してzt画像を生成する(ステップS41)。ステップS41において生成されるzt画像は、k空間データの全周波成分に基づくものである。ステップS41が行われると処理回路51は、ステップS41において生成されたzt画像とステップS32において算出された動き特徴量とに基づいて補正zt画像を生成する。 As shown in FIG. 6, the processing circuit 51 performs zFFT on the k-space data to generate a zt image in parallel to steps S31 and S32 (step S41). The zt image generated in step S41 is based on all frequency components of the k-space data. When step S41 is performed, the processing circuit 51 generates a corrected zt image based on the zt image generated in step S41 and the motion feature amount calculated in step S32.

図8は、動き特徴量に基づくzt画像の補正例を示す図である。図8の上段は、動き特徴量I21が重畳された補正前のzt画像I2を例示している。処理回路51は、動き特徴量に応じた数値に従いzt画像I2を算出対象時間単位で幾何学的に変形することによりzt画像I2を補正する。処理回路51は、補正後のzt画像I3に基づく輝度値重心I31が平坦になるようにzt画像I2を変形する。変形の態様は、平行移動、拡大又は縮小の中から適宜選択されればよい。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of correction of a zt image based on motion feature amounts. The upper part of FIG. 8 illustrates the uncorrected zt image I2 on which the motion feature amount I21 is superimposed. The processing circuit 51 corrects the zt image I2 by geometrically deforming the zt image I2 in units of calculation target time according to a numerical value corresponding to the motion feature amount. The processing circuit 51 transforms the zt image I2 so that the luminance value gravity center I31 based on the corrected zt image I3 becomes flat. The mode of deformation may be appropriately selected from parallel movement, enlargement, or reduction.

ここで、変形の態様は、実空間z方向に関する平行移動(シフト)であるとする。この場合、処理回路51は、算出対象時刻単位で、動き特徴量zm(t)に応じた数値(以下、シフト距離)に従いzt画像I2をz方向にシフトすることによりzt画像I2を補正する。シフト距離は、動き特徴量zm(t)に重み値αを乗じた値に設定される。重み値αは、撮影部位や診断対象の症例等に応じて任意に設定されればよい。重み値αは、概ね0.5~2.0の数値に設定されることを想定するが、これに限定されず、如何なる数値に設定されてもよい。また、シフト距離は、動き特徴量zm(t)の移動平均等、動き特徴量zm(t)に基づく如何なる数値でもよい。 Here, it is assumed that the mode of deformation is parallel movement (shift) in the z-direction of real space. In this case, the processing circuit 51 corrects the zt image I2 by shifting the zt image I2 in the z direction in accordance with a numerical value (hereinafter referred to as shift distance) corresponding to the motion feature amount zm(t) in units of calculation target time. The shift distance is set to a value obtained by multiplying the motion feature amount zm(t) by the weight value α. The weight value α may be arbitrarily set depending on the region to be imaged, the case to be diagnosed, and the like. It is assumed that the weight value α is set to a numerical value of approximately 0.5 to 2.0, but is not limited to this and may be set to any numerical value. Further, the shift distance may be any numerical value based on the motion feature amount zm(t), such as a moving average of the motion feature amount zm(t).

zt画像I2をシフトすることにより、zt画像I2のうちのシフト方向とは逆側のz方向端部に輝度値が欠落する画素(以下、欠落画素)が生じする場合、欠落画素にゼロ値等の任意輝度値を割り当てるとよい。あるいは、シフト方向によりzt画像I2から外れる画素の輝度値が欠落画素に循環的に割り当てられてもよい。欠落画素の輝度値の充填方法は、上記方法等から任意に選択されればよい。 By shifting the zt image I2, if a pixel with a missing luminance value (hereinafter referred to as a missing pixel) occurs at the end of the zt image I2 in the z direction on the opposite side to the shift direction, the missing pixel will have a zero value, etc. It is recommended to assign an arbitrary brightness value. Alternatively, the luminance values of pixels that deviate from the zt image I2 depending on the shift direction may be cyclically assigned to the missing pixels. The method of filling the luminance value of the missing pixel may be arbitrarily selected from the methods described above.

ステップS42が行われると処理回路51は、補正zt画像に実空間z方向に関する逆FFT(以下、逆zFFT)を施して補正k空間データを生成する(ステップS43)。上記の通り、図6に示す処理は、複数のグループ各々ついて実行され、複数のグループ各々について補正k空間データが生成されることとなる。 After step S42 is performed, the processing circuit 51 generates corrected k-space data by subjecting the corrected zt image to an inverse FFT in the real space z direction (hereinafter referred to as inverse zFFT) (step S43). As described above, the process shown in FIG. 6 is executed for each of the plurality of groups, and corrected k-space data is generated for each of the plurality of groups.

図3及び図4に示すように、ステップS4が行われると処理回路51は、再構成機能515の実現により、複数のグループに関する補正後k空間データに基づきMR画像を再構成する(ステップS5)。ステップS5に係る再構成方法は、スタック・オブ・スターズ座標系のk空間データからカーテシアン座標系の画像を再構成する如何なる方法が用いられてもよい。スタック・オブ・スターズ座標系は、kz軸、RO軸、kz軸とRO軸との成す角度により規定される座標系である。ステップS5において利用可能な再構成方法としては、例えば、グリッディング(gridding)再構成が知られている。グリッディング再構成では、処理回路51は、スタック・オブ・スターズ座標系で表される複数のグループに関する複数の補正k空間データを、カーテシアン座標系の3次元空間に配置し、配置された複数の補正k空間データの各サンプリング点のデータ値に基づいて、カーテシアン座標系の3次元空間の各格子点のデータ値を算出する。これによりカーテシアン座標系に整列されたk空間データが得られる。そして処理回路51は、カーテシアン座標系に整列されたk空間データにFFTを施して3次元のMR画像を再構成する。 As shown in FIGS. 3 and 4, when step S4 is performed, the processing circuit 51 realizes the reconstruction function 515 to reconstruct an MR image based on the corrected k-space data regarding a plurality of groups (step S5). . As the reconstruction method in step S5, any method for reconstructing an image in the Cartesian coordinate system from k-space data in the stack of stars coordinate system may be used. The stack of stars coordinate system is a coordinate system defined by the kz axis, the RO axis, and the angle formed by the kz axis and the RO axis. For example, gridding reconstruction is known as a reconstruction method that can be used in step S5. In the gridding reconstruction, the processing circuit 51 arranges a plurality of corrected k-space data regarding a plurality of groups expressed in a stack of stars coordinate system in a three-dimensional space of a Cartesian coordinate system, and Based on the data value of each sampling point of the corrected k-space data, the data value of each grid point in the three-dimensional space of the Cartesian coordinate system is calculated. This results in k-space data aligned to the Cartesian coordinate system. The processing circuit 51 then performs FFT on the k-space data aligned in the Cartesian coordinate system to reconstruct a three-dimensional MR image.

ステップS5が行われると処理回路51は、表示制御機能516の実現により、ステップS5において再構成されたMR画像を表示する(ステップS6)。ステップS6において処理回路51は、再構成されたMR画像をディスプレイ53に表示する。処理回路51は、MR画像の他、ステップS31において生成される中央部zt画像やステップS41において生成されるzt画像、ステップS42において生成される補正zt画像を表示してもよい。処理回路51は、中央部zt画像やzt画像、補正zt画像に、動き特徴量に対応する曲線を重畳して表示してもよい。 When step S5 is performed, the processing circuit 51 displays the MR image reconstructed in step S5 by realizing the display control function 516 (step S6). In step S6, the processing circuit 51 displays the reconstructed MR image on the display 53. In addition to the MR image, the processing circuit 51 may display the center zt image generated in step S31, the zt image generated in step S41, and the corrected zt image generated in step S42. The processing circuit 51 may display a curve corresponding to the motion feature amount superimposed on the center zt image, zt image, or corrected zt image.

以上により、本実施形態に係る画像再構成処理が終了する。 With the above steps, the image reconstruction process according to this embodiment is completed.

図9は、動き補正無しのMR画像(無補正画像)と動き補正有りのMR画像との比較を示す図である。動き補正有りのMR画像は、重み値α=1で補正されたMR画像(1×zm)と重み値α=2で補正されたMR画像(2×zm)とを例示している。図9は、上記3種類のMR画像を症例1及び症例2各々について例示している。症例1及び症例2は、共に肝臓を含む腹部を撮像部位とし、患者が異なるものとする。症例1の場合、無補正画像の肝臓に強い動きアーチファクトが出現されているが、1×zm及び2×zmのMR画像では動きアーチファクトが低減されている。症例2の場合でも、無補正画像の肝臓に強い動きアーチファクトが出現されているが、1×zm及び2×zmのMR画像では動きアーチファクトが低減されている。したがって、上記画像再構成処理によれば、動きアーチファクトが低減された良好な画質のMR画像を再構成することが可能になる。 FIG. 9 is a diagram showing a comparison between an MR image without motion correction (uncorrected image) and an MR image with motion correction. Examples of MR images with motion correction include an MR image (1×zm) corrected with a weight value α=1 and an MR image (2×zm) corrected with a weight value α=2. FIG. 9 illustrates the above three types of MR images for each of Case 1 and Case 2. Case 1 and Case 2 both use the abdomen including the liver as the imaging site, and are different patients. In case 1, a strong motion artifact appears in the liver in the uncorrected image, but the motion artifact is reduced in the 1×zm and 2×zm MR images. In case 2, strong motion artifacts appear in the liver in the uncorrected image, but the motion artifacts are reduced in the 1×zm and 2×zm MR images. Therefore, according to the image reconstruction processing described above, it is possible to reconstruct an MR image of good image quality with reduced motion artifacts.

なお、上記画像再構成処理は、一例であり、その発明の範囲を逸脱しない限り、任意に追加、削除及び/又は変更が可能である。 Note that the image reconstruction processing described above is an example, and any additions, deletions, and/or changes can be made without departing from the scope of the invention.

(変形例1)
上記画像再構成処理において動き特徴量は、中央部zt画像の輝度値重心であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例1に係る処理回路51は、複数のグループ各々について、k空間中央部データに対してk空間方向に関して1次元又は2次元のフーリエ変換を施して中央部zt画像を生成し、中央部zt画像における特定の輝度値領域のエッジに基づいて動き特徴量を所定時間毎に算出する。
(Modification 1)
In the image reconstruction processing described above, the motion feature amount is the luminance value centroid of the central zt image. However, this embodiment is not limited to this. The processing circuit 51 according to the first modification performs one-dimensional or two-dimensional Fourier transform on the k-space central part data in the k-space direction for each of the plurality of groups to generate a central part zt image, and A motion feature amount is calculated at predetermined time intervals based on edges of specific brightness value regions in the image.

図10は、変形例1に係る動き特徴量と中央部zt画像とを例示する図である。図10に示すように、処理回路51は、中央部zt画像を画像処理して当該中央部zt画像の特定の輝度値領域のエッジを検出する。一例として、処理回路51は、所定の閾値による閾値処理を中央部zt画像に施して当該閾値よりも高い輝度値を有する画像領域(以下、高輝度値領域)I40を抽出する。高輝度値領域I40は、図10に示す白色の画像領域である。次に処理回路51は、高輝度値領域I40のz方向に関する上側端部(以下、上側エッジ)I41又は下側端部(以下、下側エッジ)I42を抽出する。そして処理回路51は、各収集時刻の上側エッジI41又は下側エッジI42を動き特徴量に設定する。変形例1によれば、動き特徴量にバリエーションを持たせることができ、撮影部位や要求する画質、処理負荷等に応じて移動特徴量の算出方法を選択することが可能になる。 FIG. 10 is a diagram illustrating a motion feature amount and a central zt image according to modification 1. As shown in FIG. 10, the processing circuit 51 performs image processing on the central zt image to detect edges in a specific luminance value region of the central zt image. As an example, the processing circuit 51 performs threshold processing using a predetermined threshold value on the center zt image and extracts an image region I40 having a luminance value higher than the threshold value (hereinafter referred to as a high luminance value region). The high luminance value area I40 is a white image area shown in FIG. Next, the processing circuit 51 extracts an upper end (hereinafter referred to as upper edge) I41 or a lower end (hereinafter referred to as lower edge) I42 in the z direction of the high luminance value region I40. Then, the processing circuit 51 sets the upper edge I41 or the lower edge I42 at each acquisition time as a motion feature amount. According to the first modification, it is possible to provide variations in the motion feature amount, and it is possible to select a method for calculating the motion feature amount depending on the imaging region, required image quality, processing load, and the like.

なお、変形例1に係る動き特徴量は上記例のみに限定されない。一例として、処理回路51は、上側エッジI41と下側エッジI42との平均値や中間値等の統計値を動き特徴量として算出してもよい。また、上側エッジI41及び下側エッジI42の算出方法は、上記方法のみに限定されない。例えば、処理回路51は、中央部zt画像I4に対して輝度値のエッジ検出を施して上側エッジI41及び/又は下側エッジI42を抽出してもよい。あるいは、処理回路51は、中央部zt画像I4に対して機械学習によるエッジ検出を施して上側エッジI41及び/又は下側エッジI42を抽出してもよい。 Note that the motion feature amount according to Modification 1 is not limited to the above example. As an example, the processing circuit 51 may calculate statistical values such as an average value or an intermediate value between the upper edge I41 and the lower edge I42 as the motion feature quantity. Furthermore, the method of calculating the upper edge I41 and the lower edge I42 is not limited to the above method. For example, the processing circuit 51 may extract the upper edge I41 and/or the lower edge I42 by performing edge detection of the brightness value on the central zt image I4. Alternatively, the processing circuit 51 may perform edge detection using machine learning on the central zt image I4 to extract the upper edge I41 and/or the lower edge I42.

変形例1に係る特定の輝度値領域は高輝度値領域に限定されない。一例として、特定の輝度値領域は、中央部zt画像のうちの上記閾値未満の画像領域(低輝度値領域)でもよいし、指定の解剖学的領域に対応する画像領域でもよい。 The specific brightness value area according to modification example 1 is not limited to a high brightness value area. As an example, the specific brightness value region may be an image region of the central zt image that is less than the above threshold value (low brightness value region), or may be an image region corresponding to a designated anatomical region.

(変形例2)
上記画像再構成処理において処理回路51は、動き特徴量に基づきzt画像を補正することにより補正後k空間データを生成するものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例2に係る処理回路51は、k空間中央部データに対して、動き特徴量に基づき位相勾配を付与することにより補正後k空間データを生成する。
(Modification 2)
In the image reconstruction process described above, the processing circuit 51 generates corrected k-space data by correcting the zt image based on the motion feature amount. However, this embodiment is not limited to this. The processing circuit 51 according to the second modification generates corrected k-space data by adding a phase gradient to the k-space center data based on the motion feature amount.

図11は、変形例2に係るステップS3~S4の詳細な処理手順を示す図である。図11は、1個のグループに対する処理手順を例示している。なお、図6と同様の処理に対しては同一符号を付し、説明を簡略化する。図11に示すように、ステップS3において処理回路51は、まず、k空間データの中からk空間中央部データを特定し、k空間中央部データに対してzFFTを施して中央部zt画像を再構成する(ステップS31)。次に処理回路51は、中央部zt画像に輝度値の重心演算を施して動き特徴量を算出する(ステップS32)。なお、動き特徴量は、変形例1に係る特定の輝度値領域のエッジに基づく特徴量でもよい。 FIG. 11 is a diagram showing detailed processing procedures of steps S3 to S4 according to modification 2. FIG. 11 illustrates a processing procedure for one group. Note that the same reference numerals are given to the same processes as in FIG. 6 to simplify the explanation. As shown in FIG. 11, in step S3, the processing circuit 51 first identifies the k-space center data from the k-space data, performs zFFT on the k-space center data, and reproduces the center zt image. Configure (step S31). Next, the processing circuit 51 calculates a motion feature amount by calculating the center of gravity of the brightness value on the central zt image (step S32). Note that the motion feature amount may be a feature amount based on an edge of a specific luminance value area according to the first modification.

そして処理回路51は、各グループのk空間データを、動き特徴量に基づき動き補正を施す(ステップS44)。これにより補正後k空間データが生成される。具体的には、処理回路51は、動き特徴量に上記重み値αを乗じた数値の位相勾配を、各グループのk空間データを構成する各サンプル点のデータ値に対して付与する。位相勾配は、上記重み値αを乗じた数値に対応する位相値を各サンプルのデータ値の位相値に足し合わせる付与される。ステップS44におけるk空間データに対する位相勾配の付与は、zt画像に対する空間方向の画像シフトに数学的に等価である。その後、処理回路51は、複数のグループに関する複数の補正後k空間データに基づきMR画像を再構成する(ステップS5)。変形例2によれば、動き特徴量に基づくk空間データの動き補正にバリエーションを持たせることができ、撮影部位や要求する画質、処理負荷等に応じて動き補正方法を選択することが可能になる。 The processing circuit 51 then performs motion correction on the k-space data of each group based on the motion feature amount (step S44). As a result, corrected k-space data is generated. Specifically, the processing circuit 51 applies a phase gradient of a numerical value obtained by multiplying the motion feature amount by the weight value α to the data value of each sample point constituting the k-space data of each group. The phase gradient is given by adding a phase value corresponding to a value multiplied by the weight value α to the phase value of the data value of each sample. Adding a phase gradient to the k-space data in step S44 is mathematically equivalent to shifting the image in the spatial direction to the zt image. After that, the processing circuit 51 reconstructs the MR image based on the plurality of corrected k-space data regarding the plurality of groups (step S5). According to modification example 2, it is possible to have variations in motion correction of k-space data based on motion features, and it is possible to select a motion correction method according to the imaging region, required image quality, processing load, etc. Become.

(変形例3)
上記画像再構成処理においてk空間中央部は、1次元領域であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。k空間中央部は、収集されたk空間データよりも低い次元であればよい。スタック・オブ・スターズに係るk空間データは、3次元であるので、変形例3に係るk空間中央部は、3次元k空間における1次元領域又は2次元領域であればよい。2次元領域を構成する2軸は、一例として、kz軸とRO軸とに選択されればよい。この場合、zt画像は、k空間データに対して当該2軸に関するFFTを施すことにより再構成可能である。
(Modification 3)
In the image reconstruction processing described above, the central part of the k-space is assumed to be a one-dimensional region. However, this embodiment is not limited to this. The k-space center need only be of lower dimension than the collected k-space data. Since the k-space data related to Stack of Stars is three-dimensional, the central part of the k-space according to the third modification may be a one-dimensional region or a two-dimensional region in the three-dimensional k-space. As an example, the two axes constituting the two-dimensional region may be selected as the kz axis and the RO axis. In this case, the zt image can be reconstructed by performing FFT regarding the two axes on the k-space data.

(変形例4)
上記画像再構成処理において処理回路51は、補正機能514において、動き特徴量に基づきzt画像を実空間z方向に関して平行移動(シフト)するものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例4に係る処理回路51は、動き特徴量に基づきzt画像をz方向に関して拡大又は縮小してもよい。具体的には、処理回路51は、α×zm(t)に基づく倍率でzt画像を算出対象時間毎に拡大又は縮小する。拡大によりzt画像からはみ出す部分は削除されればよい。縮小により欠落する画素については所定輝度値が割り当てられればよい。処理回路51は、拡大又は縮小と平行移動とを組み合わせてもよい。
(Modification 4)
In the image reconstruction processing described above, the processing circuit 51 uses the correction function 514 to translate (shift) the zt image in the real space z direction based on the motion feature amount. However, this embodiment is not limited to this. The processing circuit 51 according to the fourth modification may enlarge or reduce the zt image in the z direction based on the motion feature amount. Specifically, the processing circuit 51 enlarges or reduces the zt image at a magnification based on α×zm(t) for each calculation target time. The portion that protrudes from the zt image due to enlargement may be deleted. A predetermined luminance value may be assigned to pixels missing due to reduction. The processing circuit 51 may combine enlargement or reduction and parallel movement.

(変形例5)
上記画像再構成処理は、架台11及びシーケンス制御回路29を有する磁気共鳴イメージング装置1が行うものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。上記画像再構成処理は、被検体の撮影部位に対してスタック・オブ・スターズ収集を実行して収集された時系列のk空間データを取得可能な画像再構成装置でも実行可能である。変形例5に係る画像再構成装置は、例えば、ホストコンピュータ51から収集制御機能511を除いたコンピュータとして実装されればよい。
(Modification 5)
The image reconstruction process described above was performed by the magnetic resonance imaging apparatus 1 having the gantry 11 and the sequence control circuit 29. However, this embodiment is not limited to this. The image reconstruction process described above can also be performed by an image reconstruction device that can acquire time-series k-space data collected by performing stack of stars collection on the photographed region of the subject. The image reconstruction device according to Modification 5 may be implemented, for example, as a computer in which the collection control function 511 is removed from the host computer 51.

(総括)
上記の幾つかの実施形態によれば、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置1は、シーケンス制御回路29と処理回路51とを有する。シーケンス制御回路29は、被検体の撮影部位に対してスタック・オブ・スターズによるデータ収集を実行して時系列のk空間データを収集する。処理回路51は、時系列のk空間データを時間方向に関する複数のグループに分割し、複数のグループ各々についてk空間中央部データに基づいて撮影部位の移動度合いを表す動き特徴量を所定時間毎に算出する。処理回路51は、複数のグループ各々について、動き特徴量に基づいてk空間データを補正して補正後k空間データを生成する。処理回路51は、複数のグループに関する補正後k空間データに基づいて撮影部位に関するMR画像を再構成する。
(Summary)
According to the several embodiments described above, the magnetic resonance imaging apparatus 1 according to the present embodiment includes the sequence control circuit 29 and the processing circuit 51. The sequence control circuit 29 collects time-series k-space data by collecting data using a stack of stars for the imaged region of the subject. The processing circuit 51 divides the time-series k-space data into a plurality of groups in the temporal direction, and for each of the plurality of groups, calculates a motion feature representing the degree of movement of the imaged region based on the k-space center data at predetermined time intervals. calculate. The processing circuit 51 corrects the k-space data for each of the plurality of groups based on the motion feature amount to generate corrected k-space data. The processing circuit 51 reconstructs an MR image regarding the imaging site based on the corrected k-space data regarding the plurality of groups.

上記の構成によれば、スタック・オブ・スターズにより収集されたk空間データよりも小さいk空間中央部データを用いて動き特徴量を算出し、動き特徴量に基づき補正後k空間データを生成する。これにより、再構成画像に対して3次元レジストレーションを行い動き補正を行う場合に比して、比較的速い動きに対しても追従できる補正が可能になる。また、全てのグループに関する補正後k空間データを用いて再構成を行うことにより、画質の高いMR画像を得ることが可能になる。また、上記の構成によれば、収集されたk空間データから動き特徴量を得るセルフナビゲーションが可能になるので、別途センサデータ等を使用する場合に比して、データの収集効率を向上させることが可能になる。 According to the above configuration, the motion feature amount is calculated using the k-space center data smaller than the k-space data collected by Stack of Stars, and the corrected k-space data is generated based on the motion feature amount. . This makes it possible to perform correction that can follow even relatively fast movements, compared to when motion correction is performed by performing three-dimensional registration on the reconstructed image. Further, by performing reconstruction using the corrected k-space data regarding all groups, it becomes possible to obtain a high-quality MR image. Furthermore, according to the above configuration, self-navigation that obtains motion features from the collected k-space data becomes possible, so data collection efficiency can be improved compared to the case where separate sensor data, etc. are used. becomes possible.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、被検体の動きが高精度に補正されたMR画像を得ることができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to obtain an MR image in which the movement of the subject is corrected with high precision.

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC))、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばASICである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The term "processor" used in the above description refers to, for example, a CPU, GPU, or Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or a programmable logic device (for example, a Simple Programmable Logic Device). :SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and Field Programmable Gate Array (FPGA). A processor realizes its functions by reading and executing a program stored in a memory circuit. Note that instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly incorporated into the circuit of the processor. In this case, the processor realizes its functions by reading and executing a program built into the circuit. On the other hand, when the processor is, for example, an ASIC, instead of storing the program in a storage circuit, the function is directly incorporated into the processor's circuitry as a logic circuit. Note that each processor of this embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, but may also be configured as a single processor by combining multiple independent circuits to realize its functions. good. Furthermore, a plurality of components in FIG. 1 may be integrated into one processor to realize its functions.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1 磁気共鳴イメージング装置
11 架台
13 寝台
21 傾斜磁場電源
23 送信回路
25 受信回路
27 寝台駆動装置
29 シーケンス制御回路
41 静磁場磁石
43 傾斜磁場コイル
45 送信コイル
47 受信コイル
50 ホストコンピュータ
51 処理回路
52 メモリ
53 ディスプレイ
54 入力インタフェース
55 通信インタフェース
131 天板
133 基台
511 収集制御機能
512 取得機能
513 動き特徴量算出機能
514 補正機能
515 再構成機能
516 表示制御機能
1 Magnetic resonance imaging apparatus 11 Mount 13 Bed 21 Gradient magnetic field power supply 23 Transmission circuit 25 Receiving circuit 27 Bed driving device 29 Sequence control circuit 41 Static magnetic field magnet 43 Gradient magnetic field coil 45 Transmitting coil 47 Receiving coil 50 Host computer 51 Processing circuit 52 Memory 53 Display 54 Input interface 55 Communication interface 131 Top plate 133 Base 511 Collection control function 512 Acquisition function 513 Motion feature calculation function 514 Correction function 515 Reconstruction function 516 Display control function

Claims (11)

被検体の撮影部位に対してスタック・オブ・スターズによるデータ収集を実行して時系列のk空間データを収集する収集部と、
前記時系列のk空間データを時間方向に関する複数のグループに分割し、前記複数のグループ各々についてk空間中央部のk空間データに基づいて前記撮影部位の移動度合いを表す動き特徴量を算出する算出部と、
前記複数のグループ各々について前記動き特徴量に基づいてk空間データを補正して補正後k空間データを生成する補正部と、
前記複数のグループに関する前記補正後k空間データに基づいて前記撮影部位に関するMR画像を再構成する再構成部と、
を具備する磁気共鳴イメージング装置。
a collection unit that collects time-series k-space data by collecting data using a stack of stars for the imaged region of the subject;
Divide the time-series k-space data into a plurality of groups in the temporal direction, and calculate a motion feature representing the degree of movement of the imaging region based on the k-space data in the central part of the k-space for each of the plurality of groups. Department and
a correction unit that corrects k-space data for each of the plurality of groups based on the motion feature amount to generate corrected k-space data;
a reconstruction unit that reconstructs an MR image regarding the imaging site based on the corrected k-space data regarding the plurality of groups;
A magnetic resonance imaging device comprising:
前記算出部は、前記複数のグループ各々について、前記k空間中央部のk空間データに対してk空間方向に関して1次元又は2次元のフーリエ変換を施して中間画像を生成し、前記中間画像における輝度値の重心に基づいて前記動き特徴量を所定時間毎に算出する、請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 The calculation unit generates an intermediate image by performing one-dimensional or two-dimensional Fourier transformation in the k-space direction on the k-space data in the central part of the k-space for each of the plurality of groups, and calculates the brightness in the intermediate image. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the motion feature amount is calculated at predetermined time intervals based on the center of gravity of the value. 前記算出部は、前記複数のグループ各々について、前記k空間中央部のk空間データに対してk空間方向に関して1次元又は2次元のフーリエ変換を施して中間画像を生成し、前記中間画像における特定の輝度値領域のエッジに基づいて前記動き特徴量を所定時間毎に算出する、請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 The calculation unit generates an intermediate image by subjecting the k-space data in the center of the k-space to one-dimensional or two-dimensional Fourier transformation in the k-space direction for each of the plurality of groups, and 2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the motion feature amount is calculated at predetermined time intervals based on edges of a brightness value region. 前記補正部は、前記複数のグループ各々について、前記k空間中央部のk空間データに対してk空間方向に関して1次元又は2次元のフーリエ変換を施して生成された中間画像を、実空間方向に関して前記動き特徴量に応じて変形し、変形された前記中間画像をk空間方向に関して1次元又は2次元の逆フーリエ変換することにより、前記補正後k空間データを生成する、請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 The correction unit converts, for each of the plurality of groups, an intermediate image generated by performing one-dimensional or two-dimensional Fourier transformation in the k-space direction on the k-space data in the central part of the k-space in the real space direction. 2. The magnetic field according to claim 1, wherein the corrected k-space data is generated by deforming the intermediate image according to the motion feature amount and subjecting the deformed intermediate image to one-dimensional or two-dimensional inverse Fourier transform in the k-space direction. Resonance imaging device. 前記変形は、平行移動と拡大又は縮小との少なくとも一方を含む、請求項4記載の磁気共鳴イメージング装置。 5. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein the deformation includes at least one of parallel movement and expansion or contraction. 前記補正部は、前記k空間中央部のk空間データに対して、前記動き特徴量に基づき位相勾配を付与することにより前記補正後k空間データを生成する、請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the correction unit generates the corrected k-space data by adding a phase gradient to the k-space data in the central part of the k-space based on the motion feature amount. . 前記補正部は、前記動き特徴量に所定の重み値を乗じた数値に従い前記変形を行う、請求項4記載の磁気共鳴イメージング装置。 5. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein the correction unit performs the deformation according to a value obtained by multiplying the motion feature amount by a predetermined weight value. 前記k空間中央部は、3次元k空間における一次元領域である、請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the central part of k-space is a one-dimensional region in three-dimensional k-space. 前記k空間中央部は、3次元k空間における2次元領域である、請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the central part of k-space is a two-dimensional region in three-dimensional k-space. 被検体の撮影部位に対してスタック・オブ・スターズによるデータ収集を実行して時系列のk空間データを取得する取得部と、
前記時系列のk空間データを時間方向に関する複数のグループに分割し、前記複数のグループ各々についてk空間中央部のk空間データに基づいて前記撮影部位の移動度合いを表す動き特徴量を算出する算出部と、
前記複数のグループ各々について前記動き特徴量に基づいてk空間データを補正して補正後k空間データを生成する補正部と、
前記複数のグループに関する前記補正後k空間データに基づいて前記撮影部位に関するMR画像を再構成する再構成部と、
を具備するMR画像再構成装置。
an acquisition unit that acquires time-series k-space data by collecting data using a stack of stars for the imaged region of the subject;
Divide the time-series k-space data into a plurality of groups in the temporal direction, and calculate a motion feature representing the degree of movement of the imaging region based on the k-space data in the central part of the k-space for each of the plurality of groups. Department and
a correction unit that corrects k-space data for each of the plurality of groups based on the motion feature amount to generate corrected k-space data;
a reconstruction unit that reconstructs an MR image regarding the imaging site based on the corrected k-space data regarding the plurality of groups;
An MR image reconstruction device comprising:
被検体の撮影部位に対してスタック・オブ・スターズによるデータ収集を実行して時系列のk空間データを取得し、
前記時系列のk空間データを時間方向に関する複数のグループに分割し、
前記複数のグループ各々についてk空間中央部のk空間データに基づいて前記撮影部位の移動度合いを表す動き特徴量を所定時間毎に算出し、
前記複数のグループ各々について前記動き特徴量に基づいてk空間データを補正して補正後k空間データを生成し、
前記複数のグループに関する前記補正後k空間データに基づいて前記撮影部位に関するMR画像を再構成する、
ことを具備するMR画像再構成方法。
Execute data collection using Stack of Stars for the imaged part of the subject to obtain time-series k-space data,
dividing the time-series k-space data into a plurality of groups in the time direction;
For each of the plurality of groups, a motion feature amount representing the degree of movement of the imaging region is calculated at predetermined time intervals based on k-space data of a central part of k-space;
correcting k-space data for each of the plurality of groups based on the motion feature amount to generate corrected k-space data;
reconstructing an MR image regarding the imaging site based on the corrected k-space data regarding the plurality of groups;
An MR image reconstruction method comprising:
JP2022142455A 2022-09-07 2022-09-07 Magnetic resonance imaging apparatus, mr image reconstruction apparatus and mr image reconstruction method Pending JP2024037537A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022142455A JP2024037537A (en) 2022-09-07 2022-09-07 Magnetic resonance imaging apparatus, mr image reconstruction apparatus and mr image reconstruction method
US18/461,945 US20240077566A1 (en) 2022-09-07 2023-09-06 Magnetic resonance imaging apparatus, mr image reconstruction apparatus and mr image reconstruction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022142455A JP2024037537A (en) 2022-09-07 2022-09-07 Magnetic resonance imaging apparatus, mr image reconstruction apparatus and mr image reconstruction method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024037537A true JP2024037537A (en) 2024-03-19

Family

ID=90060447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022142455A Pending JP2024037537A (en) 2022-09-07 2022-09-07 Magnetic resonance imaging apparatus, mr image reconstruction apparatus and mr image reconstruction method

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20240077566A1 (en)
JP (1) JP2024037537A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
US20240077566A1 (en) 2024-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7246864B2 (en) Image processing device, magnetic resonance imaging device and image processing program
JP2019111322A (en) Biomedical signal processing device
JP4294071B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and multi-station imaging method
US10274563B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and method
US10444314B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and method for acquiring under-sampled MR signal
JP2014069007A (en) Magnetic resonance imaging device and image processor
EP2831611A1 (en) Through-plane navigator
JP2018094451A (en) Magnetic resonance imaging device, magnetic resonance imaging method, and image processing system
US20230021786A1 (en) Medical information processing apparatus and medical information processing method
JP6956509B2 (en) Magnetic resonance imaging device
JP2016146995A (en) Medical image processing device, and magnetic resonance imaging device
JP2019213623A (en) Medical information processing device, medical information processing method, and program
JP5976375B2 (en) Magnetic resonance imaging system
WO2019124076A1 (en) Medical signal processing device
JP2024037537A (en) Magnetic resonance imaging apparatus, mr image reconstruction apparatus and mr image reconstruction method
JP7433871B2 (en) Magnetic resonance imaging device and method for setting collection angle of k-space trajectory
US11650281B2 (en) Excitation region setting method and magnetic resonance imaging apparatus
JP2018196582A (en) Magnetic resonance imaging apparatus and correction method of diffusion weighted image
JP7500794B2 (en) Image data processing device
JP2019005136A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
US11815579B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and method
US20240005451A1 (en) Methods and systems for super-resolution with progressive sub-voxel up-sampling
JP2020006163A (en) Medical information processing device, method and program
JP2019005582A (en) Magnetic resonance imaging apparatus
JP2024036308A (en) Image processing device, image processing method, and magnetic resonance imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20230106